L波段外负载可正交功分滤波器组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种滤波器，特别是一种L波段外负载可正交功分滤波器组。
【背景技术】
[0002]近年来，随着移动通信、卫星通信及国防电子系统的微型化的迅速发展，高性能、低成本和小型化已经成为目前微波/射频领域的发展方向，对微波元器件的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。微波器件的小型化和轻量化取决于材料科学技术与电磁技术的发展，基于低温共烧技术(LTCC技术)多层结构大大减小了器件的尺寸，为微波无源器件的小型化和轻便化奠定了良好的基础。功分器、耦合器以及滤波器一直是各种微波集成电路中的重要组成部件，描述这种部件性能的主要指标有:频率范围、隔离度、耦合度、分配损耗、驻波比、插入损耗、相位平衡度、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。
[0003]低温共烧陶瓷是一种电子封装技术，采用多层陶瓷技术，能够将无源元件内置于介质基板内部，同时也可以将有源元件贴装于基板表面制成无源/有源集成的功能模块。LTCC技术在成本、集成封装、布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计多样性和灵活性及高频性能等方面都显现出众多优点，已成为无源集成的主流技术。其具有高Q值，便于内嵌无源器件，散热性好，可靠性高，耐高温，冲震等优点，利用LTCC技术，可以很好的加工出尺寸小，精度高，紧密型好，损耗小的微波器件。由于LTCC技术具有三维立体集成优势，在微波频段被广泛用来制造各种微波无源元件，实现无源元件的高度集成。基于LTCC工艺的叠层技术，可以实现三维集成，从而使各种微型正交器具有尺寸小、重量轻、性能优、可靠性高、批量生产性能一致性好及低成本等诸多优点，利用其三维集成结构特点，可以实现L波段内置电阻可正交功分滤波器。但是现有技术中尚无一种L波段外负载可正交功分滤波器组。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种L波段的功分器与L波段的耦合器以及L波段的四级谐振滤波器的组合以实现损耗小、隔离度高、体积小、可正交、使用方便、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的L波段内置电阻可正交功分滤波器。
[0005]实现本发明目的的技术解决方案为:一种L波段外负载正交功分滤波器组，包括一个L波段功分器、两个L波段耦合器和四个L波段滤波器，L波段功分器的两个输出端口分别各自连接一个L波段耦合器的输入端，每个L波段耦合器的直通端和耦合端均连接一个L波段滤波器的输入端，隔离端口用50欧姆电阻接地匹配；
[0006]所述L波段的功分器包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口 P1、第一输入电感Linl、第一螺旋电感L1、第二螺旋电感L2、接地电容Cl、并联电容C2、内置钽电阻R、第一输出电感Loutl、第二输出电感Lout2以及两个表面贴装的50欧姆阻抗的输出端口 P2、P3 ；L波段的耦合器包括表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口 P4，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口 P1、匹配线Tl、第一层双螺旋结构的宽边耦合带状线U1、匹配线T2、表面贴装的50欧姆阻抗直通端口 P5、表面贴装的50欧姆阻抗耦合端口 P6、匹配线T3、第二层双螺旋结构的宽边耦合带状线U2、匹配线T4、隔离端口 P7 ;L波段的四级滤波器包括表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口 P8，第二输入电感Lin2、带状线实现的四级谐振级U3，Z型电容Z，第三输出电感Lout3以及表面贴装的50欧姆阻抗的输出端口 P9 ；
[0007]其中，在L波段内置电阻功分器中，输入电感Linl与输入端口 Pl连接，第一螺旋电感LI和第二螺旋电感L2分别位于输入电感Linl的两端，第一螺旋电感LI和第二螺旋电感L2都是自下而上螺旋结构，输入电感Linl通过一个连接柱与接地电容Cl连接，第一螺旋电感LI与第二螺旋电感L2并联，接地电容(Cl)位于第一螺旋电感LI和第二螺旋电感L2的下方，吸收电阻R并联于第一螺旋电感LI与第二螺旋电感L2两端，电容C2与吸收电阻R并联，吸收电阻位于并联电容C2的正下方，吸收电阻R的一端与第一输出电感Loutl连接，吸收电阻R的的另一端与第二输出电感Lout2连接，第一输出电感Loutl与表面贴装的50欧姆阻抗第一输出端口 P2连接，第二输出电感Lout2与表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口 P3连接。
[0008]在L波段耦合器中，匹配线Tl 一端与输入端口 P4相连，另一端与第一层双螺旋结构的宽边耦合带状线Ul的一端连接，第一层双螺旋结构的宽边耦合带状线Ul的另一端与匹配线T2相连，匹配线T2的另一端与直通端口 P5连接，匹配线T3 —端与耦合端口 P6相连，另一端与第二层双螺旋结构的宽边耦合带状线U2的一端连接，第二层双螺旋结构的宽边耦合带状线的另一端与匹配线T4的一端相连，匹配线T4的另一端与隔离端口 P7相连。
[0009]在L波段四级滤波器中，第二输入电感Lin2 —端与输入端口 P8连接，第二输入电感Lin2另一端与四级谐振级左边中间层L21相连，四级谐振级右边中间层L24又与第三输出电感Lout3的一端连接，第三输出电感Lout3的另一端与表面贴装的50欧姆阻抗第二输出端口连接。Z型电容位于四级谐振级的正下方。其中，四级谐振级中的第一级是由三层板构成的，第二级是由三层板构成的，第三级是由三层板构成的以及第四级是由三层板构成的。
[0010]本发明与现有技术相比，其显著优点为:(I)由于本发明采用低损耗低温共烧陶瓷材料、三维立体集成、功分器两输出端内置了一个电阻以及将L波段内置电阻功分器与两个L波段四级谐振滤波器进行组合，因此，使用方便，无需在功分器外接一个负载可直接使用；⑵输出信号正交；⑶体积小、重量轻、可靠性高；⑷电性能优异；(5)成本低；(6)电路结构简单，可大批量生产。
【附图说明】
[0011]图1是本发明L波段可正交功分滤波器整体结构框图。
[0012]图2是本发明L波段功分器的结构示意图。
[0013]图3是本发明L波段耦合器的结构示意图。
[0014]图4是本发明L波段四级谐振滤波器的结构示意图。
[0015]图5是本发明L波段功分器插入损耗曲线。
[0016]图6是本发明L波段功分器的隔离度的曲线。
[0017]图7是本发明L波段耦合器的耦合度、驻波以及隔离度的曲线。
[0018]图8是本发明L波段耦合器的耦合端与隔离度的相位差曲线。
[0019]图9是本发明L波段四级谐振滤波器的插损和驻波特性曲线。
[0020]图10是本发明L波段可正交功分滤波器的耦合端滤波器输出曲线。
[0021]图11是本发明L波段可正交功分滤波器的直通端滤波器端输出曲线。
[0022]图12是本发明L波段可正交功分滤波器的滤波器输入端驻波曲线。
[0023]图13是本发明L波段可正交功分滤波器的同一耦合器端接滤波器直通端与耦合端的相位差。
【具体实施方式】
[0024]结合图1、图2、图3和图4，本发明L波段可正交功分滤波器，实质上是一个L波段内置电阻的功分器在其两个输出端口分别与两个L波段的耦合器的输入端相连接，然后在两个耦合器的直通端和耦合端接上L波段的四级谐振滤波器，L波段内置电阻的功分器包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口 P1、第一输入电感Linl、第一螺旋电感L1、第二螺旋电感L2、接地电容Cl、并联电容C2、内置钽电阻R、第一输出电感Lout1、第二输出电感Lout2以及两个表面贴装的50欧姆阻抗的输出端口 P2、P3山波段的耦合器包括表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口 P4，包括表面贴装的50欧姆阻抗输入端口 P1、匹配线Tl、第一层双螺旋结构的宽边耦合带状线U1、匹配线T2、表面贴装的50欧姆阻抗直通端口 P5、表面贴装的50欧姆阻抗耦合端口 P6、匹配线T3、第二层双螺旋结构的宽边耦合带状线U2、匹配线T4、隔离端口 P7 ;L波段的四级滤波器包括表面贴装的50欧姆阻抗的输入端口 P8，第二输入电感Lin2、带状线实现的四级谐